拥抱鸿蒙 - 在展讯T606平台上的探索与实践
前 言
自OpenHarmony 问世后受到了社会各界的广泛关注，OpenHarmony 的生态系统在如火如荼的发展。
酷派作为一家积极拥抱变化的公司，经过一段时间的探索与实践，成功实现将OpenHarmony 系统接入到展讯平台上，我们相信这是一个重要的里程碑，标志着我们在推动OpenHarmony 的发展环节取得了重要进展。
本文基于的软硬件信息如下：
1.展讯 T606 Android 13(Kernel5.4)2.OpenHarmony v3.2.2 Release
本文受限于篇幅，将着重介绍GPU Mesa 开源方案在展讯平台上的适配。
图形架构
官方图形子系统的架构如下图:
GPU 的适配主要关注框架层的Render Service (渲染服务)，代码仓位于: //foundation/graphic/graphic_2d/。
Mesa 适配方案
在介绍详细的适配过程之前，我们先看下整体开发适配的架构图，如下：
我们在图形栈上的Mesa 适配工作主要包括用户层的Mesa 3D 以及Kernel 层的GPU 驱动 (panfrost)这两个方面。
此外需要注意的是，适配之前需要先将OpenHarmony 图形系统的gpu 配置项使能，如下：
"subsystem": "graphic",
"components": [
{
"component": "graphic_standard",
"features": [
"graphic_standard_feature_ace_enable_gpu = true",
"graphic_standard_feature_rs_enable_eglimage = true"
]
}
]
Mesa 3D Library
T606 采用Mali-G57 GPU，OpenHarmony v3.2.2 的三方mesa3d 不支持，需要从上游版本移植，Mesa 22.2 开始支持。
一. 方案选择
我们认为有三个方案可选：
方案一：基于原有版本，参考Mesa上游合入Mali-G57 支持；
方案二：自行升级Mesa 版本至少到22.2，并添加OpenHarmony 支持；
方案三：直接使用4.0 的Mesa3d 仓，2023.8.30已经升级到22.4；
考虑到方案一相对方案二可能有较多的工作量，我们选择了方案二。不过，在经历方案二的一些波折后，我们发现官方已经升级了mesa3d，所以索性我们就直接切到方案三上，其实方案三的问题也不少。
二. 编译Mesa
我们的编译主机是Ubuntu 18.04, meson 版本是0.61.5。
首先我们希望Mesa 能跟随系统一起编译。可是，我们发现ohos/BUILD.gn 有如下部分：
action("mesa3d_build") {
inputs = deps_inputs
script = "build_mesa3d.py"
有个输入依赖deps_inputs，是在ohos/dependency_inputs.gni 里定义的：
21 declare_args() {
22 deps_inputs = [
23 "../CODEOWNERS",
24 "../OAT.xml",
25 "../VERSION",
26 "../meson.build",
27 "../meson_options.txt",
...
6976 "../subprojects/libelf.wrap",
6977 "../subprojects/perfetto.wrap",
6978 "../subprojects/zlib.wrap",
6979 ]
6980 }
好家伙，接近7000行，看上去是包含所有的源码文件。那升级Mesa 版本肯定有一堆文件变动，难道我们要手动编辑这个gni文件？或是做个脚本统计？没必要。我们放弃这种编译方式，直接使用build_ohos.py，并把生成的库文件按ohos_prebuilt_shared_library打包到镜像里。
为了解耦system 和vendor，我们把所有的库文件都放到vendor 侧:
run_build_cmd += '-Dplatforms=ohos -Degl-native-platform=ohos -Ddri-drivers= -Dgallium-drivers=panfrost \
- -Dvulkan-drivers= -Dgbm=enabled -Degl=enabled -Dcpp_rtti=false -Dglx=disabled -Dtools=panfrost -Ddri-search-path=/system/lib '
+ -Dvulkan-drivers= -Dgbm=enabled -Degl=enabled -Dgles1=enabled -Dgles2=enabled -Dcpp_rtti=false -Dglx=disabled -Dtools= -Ddri-search-path=/vendor/lib64/chipsetsdk '
同时，gn 打包的安装路径要保持一致否则会找不到库：
install_images = [ chipset_base_dir ]
relative_install_dir = "chipsetsdk"
另外，编译过程生成的临时目录build-ohos，里面不仅仅存放着obj，还有一些重要文件，这是后话，先卖个关子，这正印证了没有实践就没有发言权。
编译过程会遇到一些错误，有的是本地环境导致，比如：
../src/util/u_endian.h:97:3: error: "UTIL_ARCH_LITTLE_ENDIAN and/or UTIL_ARCH_BIG_ENDIAN were unset."
# error "UTIL_ARCH_LITTLE_ENDIAN and/or UTIL_ARCH_BIG_ENDIAN were unset."
可以参考defined(ANDROID)分支添加大小端定义即可：
--- a/src/util/u_endian.h
+++ b/src/util/u_endian.h
@@ -89,6 +89,10 @@
#endif
+#define UTIL_ARCH_LITTLE_ENDIAN 1
+#define UTIL_ARCH_BIG_ENDIAN 0
编译成功后会生成如下so：
build-ohos/install/lib/libEGL.so.1.0.0
build-ohos/install/lib/libgbm.so.1.0.0
build-ohos/install/lib/libGLESv2.so.2.0.0
build-ohos/install/lib/libGLESv1_CM.so.1.1.0
build-ohos/install/lib/libglapi.so.0.0.0
build-ohos/src/gallium/targets/dri/libgallium_dri.so
build-ohos/install/lib/dri/panfrost_dri.so
Mesa GPU Driver
ARM 官方本身提供了kbase 驱动，但由于其闭源，且采用私有so 进行交互的方式，所以无法应用到OpenHarmony 上。
在展讯平台上，我们选择了Panfrost 这一ARM Mali 系列的GPU 开源驱动，panfrost 主要用于Midgard 和Bifrost 架构的GPU。与kbase 不同，panfrost 接入了Linux drm 框架，从原生层面提供了Linux GPU 驱动体验。
一. 功能移植
由于我们本次适配的展讯平台是基于Kernel 5.4，在5.4 版本上自带的panfrost 还没有支持Mali-G57，所以需要从上游移植panfrost。
关于panfrost 的移植过程可以分为三部分：
1.移植对Mali-G57 平台的支持，从上游backport patch set drm/panfrost: Valhall (JM) support。2.移植上游支持Mali-G57 之前，对其他平台提供的支持。避免丢失某些 Mali-G57 依赖的其他平台的特性。比如 bifrost 平台，以及其他一些 quirk。3.移植对Mali-G57 平台的漏洞修复。
Panfrost 无法解析基于Kbase 的dts，需要手动修改gpu-supply，interrupt-names 等项目。
二. SPRD** 客制化
Dts 中，除了基础的 compatible，寄存器，电源，中断，Sprd 还自定义了一些项目，比如动态调频的控制器和频率，GPU 状态寄存器，时钟等。为了让 GPU 正常工作，需要正确地设置时钟，并对一些必要的寄存器初始化。
在驱动层面，Sprd 在 kbase 驱动的基础上，封装了三组基于平台的接口：
1.平台初始化和退出2.power manager callback。这些接口注册后，kbase 会在合适的时候调用，比如 suspend/resume。3.动态调频接口，通过嵌入到 kbase 调频流程中发挥作用。
这部分是 sprd 针对 kbase 驱动单独添加的内容。如需要相关功能，需要移植到 panfrost 中。这里介绍一种能够启动 GPU 的最小化方案：移植平台初始化代码。
平台初始化代码主要负责频率获取，时钟使能。频率和时钟的信息都定义在 dts 中，最终解析结果如下：
gpu_dvfs_ctx.clk_gpu_i <&aonapb_gate CLK_GPU_EB>
gpu_dvfs_ctx.clk_gpu_core_eb <&g1_pll CLK_RPLL_26M>
gpu_dvfs_ctx.clk_gpu_mem_eb <&g5l_pll CLK_TGPLL_76M8>
gpu_dvfs_ctx.clk_gpu_sys_eb <&g5l_pll CLK_TGPLL_153M6>
gpu_dvfs_ctx.gpu_clk_src [
<&g5l_pll CLK_TGPLL_384M>
<&g5l_pll CLK_TGPLL_512M>
<&g5r_pll CLK_GPLL>
<&g5r_pll CLK_GPLL_850M> // clk_set_rate(..., 650000_000)
]
gpu_dvfs_ctx.freq_list = [
384000
512000
614400
650000
]
将平台初始化代码移植到panfrost ，基本可以使 GPU 正常工作。但是因为缺失了电源和频率模块，相关功能都不可用。我们尝试通过 /sys/class/devfreq 获取 GPU 频率，但只获取到一个错误的值（26M），跟踪相关代码发现 panfrost 将时钟绑定到了<&aonapb_gate CLK_GPU_EB> 上，但真正用于GPU 工作的是后四个clock，即 384M，512M，614M，650M。
调试验证
在调试Mesa 前需用三方modetest 测试图形显示是否正常。
Step1: 测试前需要先停掉render_service
service_control stop render_service
Step2: 使用atomic 方式来测试sprd 的图形驱动
# 指定 mode: connector_id=92, crtc_id=83, mode=720x1520
# 指定 plane: plane_id=31, crtc_id=83, weight*height=720*1520
modetest -a -M sprd -s 92@83:720x1520 -P 31@83:720x1520
正常的出图效果如下：
下面来看我们遇到的问题，在Mesa 适配完刷机后我们就发现系统在反复重启，内核能看到如下错误：
[ 32.857012]c7 [ T1615] CPU: 7 PID: 1615 Comm: render_service Tainted: G S
主要是render_service 配置了critical 字段：
// graphic.cfg
"services" : [{
"name" : "render_service",
"path" : ["/system/bin/render_service"],
"critical" : [1, 5, 60],
参考官方对critical 字段的说明：
其实就是服务重启次数过多了就重启系统，为了便于调试，我们可以设置为0 先不使能。
抓取到的render_service crash 栈如下:
能看出来渲染主线程Init 挂掉了，在添加日志后发现死在opengl_wrapper 的glGetString()，这个接口按理说是openGL 提供的标准接口，所以对于堆栈挂在这个接口上，我们一开始并没有太多的头绪。
随着通过不断加日志debug 梳理上下文的调用关系，最终定位是由于一个比较隐蔽的平台差异性问题导致，这里受限于篇幅就不详细展开了。
如下图，正常运行时的render_service crashCnt 是0，status 是running：
我们还未来得及欣喜，却又遇到如下crash:
死在Mesa 的libEGL 上，没有什么能阻挡我们前进的步伐，我们再次跟踪Mesa，也修复了此问题。
调试过程中hilog 可以使用-D 过滤日志:
-D , --domain= Show specific domain/domains logs with format: domain1,domain2,doman3 Don’t show specific domain/domains logs with format: ^domain1,domain2,doman3 Max domain count is 5.
图形domain ID 定义如下：
29 // The "0xD001400" is the domain ID for graphic module that alloted by the OS.
30 constexpr OHOS::HiviewDFX::HiLogLabel LABEL_RS = { LOG_CORE, 0xD001400, "OHOS::RS" };
31 constexpr OHOS::HiviewDFX::HiLogLabel LABEL_ROSEN = { LOG_CORE, 0xD001400, "OHOS::ROSEN" };
使用如下命令启动渲染服务时只抓图形log并存于本地：
hdc shell "hilog -D 0xD001400 & service_control start render_service" > hilog-rs.txt
另外，可以用一个gl_test 来验证，正常情况如下图，屏幕左上角会出现一个三角形：
性能分析
我们在移植结束后遇到了这样的一个问题，现象是：拖动桌面图标时界面卡顿。
熟悉Android 性能问题分析的小伙伴都知道，Android 提供了抓取trace 的atrace 工具，那么在OpenHarmony 平台上是否也有现成的抓取trace 功能呢？
其实OpenHarmony 提供了名为bytrace 的工具，借助这个工具我们可以抓取一份Ftrace ，命令如下：
echo > /sys/kernel/debug/tracing/trace
echo 90096 > /sys/kernel/debug/tracing/saved_cmdlines_size
bytrace -t 20 -b 90096 --overwrite ohos zimage zmedia zcamera zaudio ability distributeddatamgr graphic freq irq mdfs workq mmc idle notification sync pagecache ace app > /data/Launcher.ftrace
echo > /sys/kernel/debug/tracing/trace
Ftrace 的抓取步骤和Android 平台是一样的，导出的Ftrace 文件用前端工具打开。
如下图所示：
很快，我们在Launcher 所在进程区域发现了异常，那就是当Launcher 界面卡顿时，应用的绘制和渲染侧都是空白的(红圈处)，所以自然而然也就没有帧送到屏幕上。
那么对于应用侧没有出帧的情况，根据我们以往的经验，通常是由于主线程被某个事务阻塞，导致没有办法响应Vsync 的callback。
结合Hilog 观测到如下片段持续高频的输出：
[js_progress.cpp(SetCircularStyle)-(1)] circular Style error. now use default scaleWidth
此时可以认定是由于Launcher 在调用框架接口SetCircularStyle 时陷入了循环调用中，另一方面也说明了应用自身的容错能力存在问题。
接下来的工作主要是跟着代码搜寻SetCircularStyle这一函数调用场景及排查报错的原因，最终我们解决了该问题，受限于篇幅不详细展开。
结 语
在移植适配Mesa 到展讯平台的过程中，除了文中提到的问题，我们还遇到了许多棘手的问题，有图形领域相关的，也有不少平台兼容性的问题。
在解决这些问题的过程中，我们深感图形领域的错综复杂。未来，我们将不断地补齐短板，继续探索深耕图形领域，为OpenHarmony 的生态发展贡献我们的绵薄之力。
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